Zr元素对Al-Cu-Mg-Mn合金织构影响的研究

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Al-Cu-Mg-Mn硬铝系合金由于具有高比强度、比刚度及良好的加工性,一直在航空、航天工业中得到广泛应用。在铝合金板材的加工过程中,产生的织构将导致其各向异性,严重影响力学、加工、耐蚀等方面的性能。通过织构调控,消除不良影响,发挥铝合金的性能潜力,一直是材料研究领域的重要课题。 本文针对Al-Cu-Mg-Mn铝合金板材,通过织构测试、金相观察、透射电子显微观察等分析手段,研究了在不同轧制和中间退火制度下的冷轧织构类型、组分强度的演变规律及Zr元素在这一过程中的影响作用,以期为织构的控制、改善硬铝合金的性能提供指导和帮助。同时,通过单向拉伸试验对LC4铝合金织构和平面塑性各向异性的关系作了定性分析,对该合金板材的成形加工提供参考。 研究结果表明,50%Re.冷轧的Al-Cu-Mg-Mn合金织构漫散。随冷轧变形量的增加,冷轧样品中首先出现G织构组分,随后呈现“铜式”织构特征,即在α、β取向线上分布G{011}<100>、B{110}<112>、C{112}<111>及S{123}<634>组分,C、B和S组分强度随变形量的增加而增大,G组分则先增大后减小,在70%变形量时达最大;Zr元素对Al-Cu-Mg-Mn合金的冷轧织构有显著影响,含Zr的Al-Cu-Mg-Mn合金冷轧至50%时,G{011}<100>组分异常发达(14级),同时兼有C{112}<111>和S{123}<634>组分,随后大变形量样品织构表现为典型的“铜式”织构特征,G{011}<100>组分迅速消失,其它组分强度随变形量的增加而减小;Al-Cu-Mg-Mn合金再结晶织构漫散,其原因为粗大Al2Cu相所产生的PSN机制对再结晶形核过程的控制,在此情况下,Zr元素对再结晶织构无影响,但严重阻碍再结晶的进程;冷轧量、加热速度对再结晶织构无明显影响,但影响再结晶组织,对后续冷轧织构有问接影响;织构对LC4合金板材δ和σb的各向异性有较大影响,具有冷轧织构样品呈现较明显的δ和σb各向异性,在45°方向上的Schmid因子具有最大值,即在该方向的软取向最多,导致δ和σb最低,Schmid因子较大的软取向在塑性变形中降低材料的强度及延伸率,Schmid因子较小的硬取向则提高强度和延伸率。通过对变形亚结构的观察和分析,提出“高密度位错墙分割机制”,即Zr促进“高密度位错墙”的生成和发展,在相对较低的变形量下由位错墙分割亚结构,位错墙形成亚晶胞壁,同时使两侧的亚晶取向发生大角度的转动,从而起到细化亚结构的作用,进而影响冷轧变形织构。
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